1 Determinación de Las Dimensiones de La Cámara

DISEÑO DE INSTALACION DE REFRIGERACION

PROYECTO DE REFRIGERACIÓN: CÁMARA DE REFRIGERACIÓN PARA 54 TONELADAS DE NARANJAS

I. INTRODUCCIÓN

Una parte muy importante de las aplicaciones frigoríficas está destinada a la conservación de verduras y frutas, mediante las cámaras frigoríficas.

Estos productos tienen una composición y unas características que son útiles conocer para llevar a cabo la manipulación de las mismas, el control de su almacenamiento y su desarrollo frigorífico, y como consecuencia proceder a realizar su tratamiento en las condiciones más idóneas para su conservación y comercialización.

Conceptos tales como “calor específico” y “entalpia” de los alimentos deben estar presentes y utilizarlos correctamente. El calor especifico y la entalpia son instancias a tener en cuenta a la hora de realizar los cálculos que deben efectuarse para proceder al diseño de la cámara frigorífica.

Los alimentos no son elementos puros, es decir, están constituidos por más de un componente con calores específicos distintos, por lo que se hace difícil evaluar el calor especifico de los mismos.

La principal característica de las frutas y las verduras, es la de ser alimentos muy perecederos.

Los consumidores de frutas y vegetales son cada vez más exigentes por la calidad de estos productos, no solo la que tienen al ser empacados en su origen, sino la que presentan en el momento de ser comprados, y más aun, al consumirse.

La solución idónea para preservar la calidad global (organoléptica, comercial, microbiológica y nutritiva) de los productos hortofrutícolas y satisfacer las crecientes exigencias de los mercados internacionales, consiste en mejorar los tratamientos postrecolección. (Artés, 1995, 1999, 2000)

En este sentido se ha trabajado en diferentes técnicas de acondicionamiento, empaque, almacenamiento y transporte.

Las técnicas de almacenamiento que se utilizan después de la cosecha y una vez que las frutas han sido empacadas para su comercialización en fresco, tienen el propósito de conservar la calidad de las mismas, teniendo en cuenta las condiciones ambientales adecuadas que permitan reducir la velocidad de los procesos vitales de estos productos, y disponer de ellos por períodos más prolongados que los normales, además ofrecer productos frescos a mercados distantes y reducir pérdidas durante su comercialización. Dentro de las técnicas más utilizadas para la conservación de frutas y hortalizas encontramos la refrigeración, el uso de atmósferas controladas (cámaras), uso de absorbentes de

INGENIERIA AGROINDUSTRIAL


etileno, aplicación de películas cubrientes y aplicación exógena de fitorreguladores (Parikh y col., 1990).

La conservación refrigerada bajo condiciones optimas permite reducir las pérdidas cualitativas debido a desordenes fisiológicos y podredumbres, retrasar la madurez y la senescencia y prolongar la vida comercial hortofrutícolas en general, con calidad idónea para consumo en fresco o industrial (Artés, 1987 y Martínez-Jávega, 1997).

II. MARCO TEORICO:

1.- REFRIGERACIÓN:

La refrigeración contribuye a elevar el nivel de vida de la gente de todos los países. Los avances realizados en refrigeración durante estos últimos años son el resultado de adelantos conjuntos en que los técnicos, ingenieros, científicos y otros, han fusionado sus experiencias y conocimientos.

En general, puede decirse que no existe un sistema único de conservación o tratamiento frigorífico de estos alimentos. Tradicionalmente se suele utilizar una pre-refrigeración en túneles o cámaras de alta potencia frigorífica con corrientes fuertes de aire frío y con poca densidad de estiba.

Las frutas y verduras durante su conservación continúan realizando fenómenos de respiración y de tipo metabólico, por lo que es necesario que haya una buena renovación del aire de la cámara frigorífica. Muchas veces es suficiente la renovación que se produce cuando las puertas se abren para la entrada y salida de mercadería.

Las temperaturas y humedades a las que deben conservarse las frutas y las verduras no son válidas para todos los casos, debido a la gran variedad existentes y a las posibilidades y factores que influyen.

Las frutas y las verduras no deben entrar nunca en las cámaras frigoríficas en estado ya maduro, sino en estado de pre-maduración, ya que de esta forma se puede alargar más su conservación.

La temperatura de conservación más empleada hasta ahora es la próxima a su congelación, pero sin que ésta llegue a producirse, aunque sobre esta cuestión hay distintos puntos de vista.

La aplicación del principio de la refrigeración no tiene límites. El uso más común que se ha reconocido con facilidad consiste en la preservación de los alimentos. Casi todos los productos domésticos, en las granjas, en los negocios, en la industria o en los laboratorios son afectados en alguna forma por la refrigeración. Por esto, la refrigeración se ha convertido en una comodidad esencial para la vida moderna.



2.- RESPIRACION

La respiración es el principal proceso de deterioro de los frutos, el mismo es atenuado por la baja temperatura, que logran disminuir la tasa respiratoria y la pérdida excesiva de agua, así como la velocidad de las reacciones bioquímicas y enzimáticas. La velocidad de respiración de un fruto se reduce a la mitad por cada 10ºC en que disminuye la temperatura (Guerra, 1996).En los frutos climatéricos como el mango, las temperaturas altas de más de 40ºCmuestran un incremento en la actividad respiratoria, por el contrario, temperaturas bajas menores de 13ºC disminuyen su respiración y prolongar su vida de anaquel (Ponce de León y Bosquez, 1997).

3.- DESHIDRATACIÓN

Las pérdidas de peso en los frutos se incrementan como consecuencia de la transpiración después de la cosecha y significa una disminución de la calidad y aceptabilidad, estas pérdidas suelen ocasionar mermas superiores al 15% durante la comercialización, al 7% en la conservación frigorífica durante tres meses y posterior comercialización.

Las condiciones de baja humedad provocan un incremento de la transpiración y por tanto una elevada perdida de agua, lo que acelera la senescencia del fruto y una marcada perdida de la calidad, tanto por la aparición de arrugas e la corteza como por el encogimiento y ablandamiento (Guerra, 1996).

Las perdidas por deshidratación representan una cuantía importante, que en algunos casos puede superar a las producidas por las podredumbres.

Las naranjas pierden humedad rápidamente, de modo que durante el almacenamiento, las cámaras frigoríficas deben mantener una humedad alta, el almacenamiento de las naranjas se complica cuando su conservación es a temperaturas bajas, ya que esto produce desórdenes fisiológicos en la corteza, como el envejecimiento, el picado y el ablandamiento con formación de agua, estos son los defectos más comunes en las naranjas, debido a las bajas temperaturas en las cámaras frigoríficas.

La tasa de respiración de las frutas cítricas es mucho más baja que el de las frutas de hueso, de las verduras verdes y de las manzanas.

4.- TEMPERATURA

La temperatura constituye una de las variables más importantes para la conservación de los productos hortofrutícolas. Siendo necesario el control de esta en los locales de almacenamiento, ya que a medida que disminuya la temperatura, se retarda la pérdida de calidad de los frutos. Sin embargo, existen limitaciones en cuanto a las temperaturas mínimas que puedan aplicarse en la frigoconservacion.



Dentro de estas limitaciones se encuentra la temperatura de congelación de los productos hortofrutícolas. Los frutos y vegetales para consumo en fresco, deben mantener activo su metabolismo y esto solo puede conseguirse en fase líquida, por lo que no pueden ser sometidos a temperaturas inferiores a las de la congelación oscilan entre 0 0 c y 1.50 c. la segunda limitación es que algunos de los productos de origen tropical y subtropical, presentan sensibilidad a las bajas temperaturas que se manifiesta por diferentes alteraciones y manchas en la piel, conocidas generalmente como lesión o daño por frio y que pueden causar una alta pérdida de calidad comercial (Martínez-Jávega, 1997).

5.- CONSIDERACIONES EN EL ALMACENAJE DE PRODUCTOS HORTÍCOLAS FRESCOS.

Infoagro dice que para almacenar naranjas se debe cumplir con lo siguiente:

Calidad: intensidad y uniformidad de color, firmeza, tamaño, forma, suavidad de la cáscara, ausencia de pudriciones y libertad de defectos incluyendo daño físico (abrasión y magulladuras), defectos en la cáscara o decoloración, daño por congelamiento y daño de insectos. La calidad del sabor está relacionada a la relación de sólidos solubles/acidez y la ausencia de compuestos que producen sabores indeseables, incluyendo metabolitos producidos por fermentación.

-Temperatura óptima: 3-8°C hasta 3 meses, dependiendo del cultivar, estado de madurez de la cosecha y área de producción. Algunos cultivares pueden ser mantenidos a 0-1°C.

-Humedad relativa óptima: 90-95%

Según Ciro Arias y Julio Toledo (2007) La calidad de los frutos de los cítricos depende de su sanidad y presentación. Los frutos deben estar sanos, de consistencia firme, exenta de descomposición o deterioro, de materias extrañas visibles, de magulladuras, de daños ocasionados por insectos y/o microorganismos, por bajas temperaturas y exenta de humedad externa y de olores y sabores extraños y de cualquier otro factor que los haga impropios para el consumo humano.

Según Ciro Arias y Julio Toledo (2007), En el centro de acondicionamiento y empaque la fruta se lava, cepilla, desinfecta, se encera, se selecciona, clasifica y se empaca y cuando es necesario, se desverdiza para darle una mejor presentación.

Además para el enfriamiento de los cítricos se recomienda el sistema de aire forzado que permite bajar rápidamente la temperatura de la fruta. Dependiendo de la variedad, la temperatura de la fruta no debe ser menor que 3 °C, siendo los limones agrios los más resistentes al frío, después las naranjas, mientras que las toronjas y pomelos son muy susceptibles al frío.Además nos indican que las condiciones de almacenamiento dependen del mercado de destino, los cítricos pueden almacenarse por corto tiempo a la temperatura ambiente. Cuando los períodos de almacenamiento son mayores es necesario almacenarlos bajo



refrigeración. La fruta empacada puede almacenarse durante varias semanas e inclusive meses a temperaturas de 3 y 8 °C, sin embargo los pomelos y las toronjas deben mantenerse entre 10 a 15 °C para evitar el daño por frío. La humedad relativa debe mantenerse entre 85 a 90 %. El Cuadro 3 muestra algunas temperaturas recomendadas para su almacenamiento.

Según Alejandra Salvador, Pilar Navarro (2007). La aplicación del frío puede perseguir diversos fines comerciales: alargar el período de comercialización de variedades tardías aprovechando períodos favorables, mantener la calidad durante el transporte a mercados distantes, servir de pulmón para abastecer la línea de almacén en momentos en los que las condiciones climatológicas no permiten la recolección, conservar los frutos en períodos de alto riesgo de helada en campo, dilatar el abastecimiento a las fábricas de derivados de cítricos, tratamientos cuarentenarios para el control de insectos en frutos exportados a determinados países que los exigen.

Además nos indican que para la reducción de la sensibilidad al frío se han obtenido buenos resultados con algunos de los métodos que se citan a continuación.

a) El acondicionamiento a moderadas temperaturas previamente al almacenamiento frigorífico puede aumentar la resistencia al frío. Esta podría estar relacionada en algunos frutos con un aumento de los ácidos grasos insaturados, ácido abcísico, escualeno o poliaminas. Se ha utilizado con éxito en pomelos, limas y limones.

b) El acondicionamiento a altas temperaturas también reduce los daños por frío probablemente por que se produce la síntesis de proteínas (heat shock proteins), alguna de las cuales podrían modificar las propiedades de las membranas celulares proporcionando la base de la tolerancia térmica. Este tipo de acondicionamiento a alta temperatura y humedad produce además un curado de las heridas reduciendo las podredumbres y puede llegar a ser beneficioso para la calidad del fruto. También se han obtenido buenos resultados en cítricos con la inmersión previa en agua caliente, probablemente con el mismo mecanismo de acción. En los tratamientos con calor es fundamental la relación tiempo-temperatura pues se pueden producir lesiones térmicas y/o inefectividad.

c) Los calentamientos intermitentes son otra técnica de reducción de daños por frío basada en la teoría anteriormente expuesta de los desequilibrios reversibles ante el estrés de frío. Deben darse durante el período de latencia de los daños por frío pues si se retrasan más pueden acelerarse los procesos degenerativos. Durante el calentamiento podrían eliminarse metabolitos y quizás sintetizarse sustancias esenciales e incluso ácidos grasos insaturados. Se han obtenido buenos resultados con la conservación a las temperaturas recomendadas con enfriamientos intermitentes.

d) Las exposiciones a altas concentraciones de CO2 son, en general, efectivas en la

reducción de los daños por frío, pero a veces, la respuesta de un mismo cultivar es variable dependiendo quizás del estado fisiológico de la fruta. La alta humedad de las atmósferas modificadas podría tener una cierta influencia al limitar las pérdidas de agua y mantener la fruta en estado más resistente.

e) La utilización de ceras con polietileno puede ser beneficiosa en algunos casos ya que limitan las pérdidas por transpiración y controlan los CI en frutos no demasiado sensibles. La respuesta depende de la composición de la cera e incluso del estado fisiológico de la fruta. En algunos casos la modificación de la atmósfera interna puede conllevar a un



incremento de volátiles (etanol y acetaldehído) y afectar negativamente a su calidad. Recientemente se formulan ceras naturales y comestibles con buenas perspectivas.

f) Los recubrimientos plásticos individuales pueden llegar a evitar casi por completo las pérdidas de agua sin modificar la atmósfera interna. Esto les permite retrasar las alteraciones de la senescencia. La contribución a la integridad de las membranas celulares ha sido esgrimida como acción principal en la reducción de daños por frío.

g) Tratamientos con escualeno han sido efectivos en la reducción de daños por frío en pomelos, observándose además que si previamente a la conservación se eliminaba el escualeno natural de la capa epicuticular los frutos eran más sensibles a las lesiones durante la refrigeración. Sin que se conozca el mecanismo implicado se ha observado un aumento de la resistencia al frío en frutos cítricos, tratados con fungicidas del tipo benzimidazoles.

Principios de refrigeración.MARTINEZ, Refrigerar suele ser sinónimo de enfriar, pero aquí se hará una clara distinción entre ambas ideas, reservando la de refrigeración para cuando el enfriamiento ocurre a temperaturas por debajo de la atmosférica (en ambos casos se trata de extraer calor del sistema, pero la refrigeración así entendida requiere el aporte de exergía del exterior, mientras que el enfriamiento podría conseguirse simplemente dejando el sistema caliente en contacto con la atmósfera (aunque muchas veces también se aporte exergía del exterior para acelerar este enfriamiento).

ALARCON (2000), explica que la evaporación de un líquido produce una absorción de calor del medio circundante. Para controlar la temperatura de ebullición del líquido refrigerante sólo basta con controlar la presión a la cual se produce el cambio de estado del fluido.

DOSSAT (1980), define al refrigerante como la sustancia empleada para absorber calor. Explica que los procesos pueden ser sensibles o latentes y que sólo unos pocos fluidos tienen propiedades adecuadas para ser usados como refrigerantes. Una de éstas es que se vaporicen a bajas presiones y otra es que sean fácilmente compresibles.

Según DOSSAT (1980), por motivos prácticos, económicos y ecológicos no es conveniente que el líquido refrigerante escape al exterior y se pierda por difusión en el aire. Por ello el vapor debe colectarse y condensarse para regresarlo a su estado inicial.

El cambio de estado o condición del refrigerante es conocido como el ciclo de refrigeración, en el cual el refrigerante pasa por una serie de procesos hasta llegar a una condición inicial. En este ciclo hay cuatro procesos fundamentales: expansión, vaporización, compresión y condensación(DOSSAT, 1980).

Refrigerantes.

El amoniaco , un refrigerante natural:



El amoniaco es un compuesto común y que existe natural mente en el ambiente, que se descompone naturalmen te en moléculas de hidrógeno y nitrógeno (la atmósfera está formada en un 80% de nitróge no e hidrógeno). Es un elemento clave en el ciclo del nitrógeno, y bajo condiciones normales, es esencial para muchos procesos biológicos, se puede encontrar en el agua, la tierra y el aire, y es fuente del nitrógeno esencial para plantas y animales.

Cómo se utiliza la refrigeración con amoniaco actualmente:

La refrigeración con amoniaco es el método más económico y más eficiente energéticamente para el proceso y almacenaje de alimentos congelados y refri gerados. Es el caballo de batalla para el enfriamiento postcosecha de frutas y vegetales, el enfriamiento de carne, pollo, pescados y mariscos, refrigeración para la industria de bebidas, para leche y queso, y para la congelación del helado.

Ventajas Económicas

Como refrigerante, el amoniaco ofrece cuatro claras ventajas económicas sobre otros refrigerantes común mente utilizados. •

El amoniaco es compatible con el medio ambien te. No destruye la capa de ozono y no contribuye al calentamiento global de la tierra.

El amoniaco tiene propiedades termodinámicas superiores, por lo que los sistemas de refrigeración con amoniaco consumen menos energía eléctrica.

El olor característico del amoniaco es su mayor cualidad de seguridad. A diferencia de otros refrigeran tes industriales que no tienen olor, porque las fugas son detectadas fácil y rápidamente. El olor punzante del amoniaco motiva a los individuos a abandonar el área donde se presente una fuga antes de que se acu mule una concentración peligrosa.

Costo y disponibilidad. El costo del amoniaco es mucho menor que cualquier refrigerante sintético, de manera general cuesta de un 10 a un 20% menos en instalación y al ser una sustancia natural, no tiene una fecha límite en que se pueda producir o usar, a diferen cia de otros refrigerantes sintéticos cuyo uso o produc ción está limitada a una cierta cantidad de años.

CONAMA (2002), prohíbe el uso de R-11 y de aquellas sustancias en las que no se han registrado movimientos importantes de importaciones desde el año 1997. El R-12 se eliminará el año 2007, lo que permitirá la mantención adecuada de los equipos de refrigeración que quedarán en uso hasta esa fecha. Otros clorofluorocarbonados se irán eliminando paulatinamente hasta que, finalmente, el calendario de prohibiciones de



importaciones terminará el año 2020, con la eliminación de los hidroclorofluorocarbonados (R-22 entre otros).

Según CONAMA (2002), dentro de los refrigerantes antiguos que no tendrán restricciones en su uso se encuentran los refrigerantes naturales, siendo el amoníaco el más comúnmente utilizado. Entre los nuevos refrigerantes hidrofluorocarbonados, en nuestro país ya se encuentran equipos frigoríficos para el uso de R-134a y el azeótropo R- 404a, correspondientes al grupo de los llamados “refrigerantes ecológicos” .

RAPIN y JAQUARD (1999), indican que el amoníaco es recomendado para instalaciones industriales y grandes plantas frigoríficas, en las cuales se requiere trazar grandes distancias de tubería, especialmente adecuado para grandes instalaciones de enfriamiento de líquido. La escala de toxicidad de gases del National Board of Fire Underwriters de Estados Unidos, ubica al amoníaco junto con el bromuro de metilo en el segundo grupo en la escala de toxicidad de refrigerantes, debido a que tiene efectos mortales o producen lesiones graves en concentraciones de hasta un 1% con un tiempo de exposición de 30 minutos. Por este motivo es imprescindible un control estricto y frecuente de la instalación. Además, las instalaciones que ocupan amoníaco requieren manejo experimentado por la sofisticación del equipo utilizado.

ALARCON (2000), señala que para pequeñas instalaciones de refrigeración y aplicaciones de refrigeración comercial y aire acondicionado, se recomienda el refrigerante clorofluorocarbonado (CFC) R-12 y el hidrocloroflurorocarbonado (HCFC) R-22. El primero es el de uso más amplio, pero más indicado para instalaciones comerciales con temperatura del evaporador mayor a -15°C. El R-22 fue originalmente diseñado para aplicaciones de baja temperatura, pero puede ser ocupado con excelentes resultados en otras aplicaciones. El hidrofluorocarbonado (HFC) R-134a es reemplazante del R-12, mientras que el R-404a (azeótropo hidrofluorocarbonado) reemplaza al R-22 y R-502 en sus aplicaciones.

Según SCARICH (1991), la elección del refrigerante está dada principalmente por el fabricante de los equipos de refrigeración, debido a las características especiales tanto en el diseño como en el funcionamiento de cada compresor. Esto produce curvas de rendimiento, según condiciones de funcionamiento, muy distintas a cualquier rendimiento calculado de manera empírica.

2.4 Edificación frigorífica.TRESSLER (1956), señala que para extraer el calor que escapa por las superficies externas en una instalación corriente, se requiere algo más de la mitad de la energía de refrigeración. La economía de la explotación se beneficiará con una baja relación entre la superficie y la capacidad. Los locales de un solo piso casi siempre pueden disponerse procurando la mayor capacidad con el menor costo de construcción. Por lo general, edificios de un piso tienen una alta relación de superficie a capacidad, y en consecuencia consume mayor energía que uno que se asemeje a un cubo.

MONVOISIN (1953), señala que la frigoría cuesta 5 ó 6 veces más que el precio de la caloría, por lo cual el frío debe ser conservado con precaución.



Agrega que para la buena conservación de los productos almacenados, la temperatura de los locales debe ser mantenida tan constante como sea posible y las variaciones diarias de no debieran sobrepasar 1°C.

Según MONVOISIN (1953), los aislantes empleados deben ser malos conductores de calor, no deben ser higroscópicos, no deben asentarse, ni deben desprender olores susceptibles de comunicar a los productos. Recomienda que la pérdida media por las paredes de un depósito bien construido no debe ser superior a 0,25 a 0,3 kcal/hm2ºC, similar a los valores indicados por TRESSLER (1956), que van de 0,3 a 0,4 kcal/hm2°C. Este último autor recomienda extender sobre el piso térreo una capa aisladora y encima de ella el piso de carga.

TRESSLER (1956), señala que subdivisiones en cámaras más pequeñas son utilizadas para conservar multitud de productos que deban refrigerarse a distintas temperaturas o para que no se transmita olor entre ellos si es que esto perjudica a los productos.El mismo autor recomienda utilizar calzos de madera como apoyos de las mercancías almacenadas de modo que dejen un espacio de 7,5 cm para que circule el aire por la parte inferior. En el caso de utilizar palletbins, el pallet permite una buena circulación de aire por la parte inferior de los productos.En instalaciones que utilizan bins para almacenar los productos.

CANADA PLAN SERVICE (2002) y FRASER y CHAPUT (2002), recomiendan apilar de cuatro a seis unidades y dejar un espacio de 0,5 a 1,5 m entre la parte superior del último bins y el techo. La altura mínima es recomendada para la correcta circulación del aire y espacios mayores para inspección de los productos.El espacio recomendado entre bins corresponde a 15 cm según CANADA PLAN SERVICE (2002), y permite la correcta circulación del aire entre los bins. FRASER y CHAPUT (2002), recomiendan dejar un espacio mínimo de 60 cm entre los bins y los muros, lo que permite el acceso del personal a todo el perímetro de la cámara y el regreso del aire a los evaporadores para hacerlo recircular. Se debe dejar un pasillo interior de 3,4 m de ancho, para facilitar la carga y descarga con horquilla elevadora (FRASER, 2002).Cualquier proyecto bien estudiado debe basarse en las cantidades y naturaleza de los productos, de la cuantía y frecuencia con que van llegando, y las condiciones en las que entran al almacén (TRESSLER, 1956).De acuerdo a la norma ASAE EP344, indicada por ASAE (1980), se recomienda 10 cd-pie (ó 107,6 lux) de luminosidad mínima para almacenes de alimento (grano, raciones, etc.), en los cuales es necesario leer niveles, escalas, detectar daños y enfermedades de los alimentos, y para que una persona pueda moverse con rapidez en el interior de manera segura. SegúnSEARS et al. (1998), tubos fluorescentes de 40 Watt producen una luminosidad de 58 lúmenes/W.

Maquinaria frigorífica.Se compone de los artefactos que realizan los procesos de expansión, evaporación, compresión y condensación, y los accesorios que automatizan y adaptan los diferentes implementos a condiciones de operación específicas.



Unidad condensadora. RAPIN y JAQUARD (1999), señalan que las unidades condensadoras están compuestas esencialmente por un compresor, un condensador y un tanque recibidor de líquido, los que se encuentran fijados a una bandeja o base principal. En aplicaciones de refrigeración a pequeña escala, el condensador puede actuar también como acumulador de refrigerante líquido. En instalaciones que requieren de maquinaria de gran tamaño, por las grandes cargas térmicas que se deben remover, resulta más práctico seleccionar cada equipo por separado.

Compresor. Corresponde a la unidad encargada de comprimir e impulsar el vapor refrigerante proveniente del evaporador. La compresión es producida para que el vapor refrigerante pueda ser condensado a una mayor temperatura. Pese que existe variedad en el tipo de funcionamiento de los compresores, los autores DOSSAT (1980), RAPIN y JAQUARD (1999), y

ALARCON (2000), concuerdan que el compresor de tipo recíproco es el más ampliamente usado. El compresor rotativo es utilizado en sistemas de muy baja capacidad, generalmente refrigeración doméstica, mientras que el compresor centrífugo es ocupado en instalaciones industriales que requieren gran potencia.

Según DOSSAT (1980), un compresor recíproco consta de un bloque constituido por uno o varios cilindros con válvulas que permiten la admisión y escape del gas refrigerante. Dentro del cilindro se desliza un pistón unido por una biela al cigüeñal, que le otorga un movimiento ascendente y descendente.Bajo el cigüeñal se encuentra el cárter del compresor en el cual es colocado el lubricante para disminuir la fricción entre las partes móviles del compresor.

DOSSAT (1980), explica que durante el movimiento descendente del pistón, el cilindro es llenado por el vapor refrigerante al abrirse la válvula de aspiración, mientras se encuentra cerrada la válvula de impulsión. Durante el movimiento ascendente, la válvula de aspiración se cierra, comprimiéndose el gas refrigerante a medida que el volumen en el que se encuentra es reducido. A determinada presión de compresión, se produce la apertura de la válvula de impulsión y el refrigerante es evacuado del cilindro, para posteriormente volver a retomar su posición inicial en el ciclo.

Condensador o licuefactor. El fluido que sale a alta temperatura y presión desde el compresor, ingresa al condensador. Éste cumple la función de eliminar del vapor refrigerante, tanto la carga térmica proveniente del interior de la cámara de refrigeración como el equivalente calórico de la energía de compresión. El enfriamiento del vapor refrigerante permite condensarlo, con lo cual se puede efectuar nuevamente el proceso de vaporización (MONVOISIN, 1953).TRESSLER (1956), menciona diversos tipos de condensadores y describe su funcionamiento y aplicación, entre los que se cuentan los condensadores atmosféricos, condensadores de aire forzado y condensadores enfriados por agua.El condensador atmosférico produce el intercambio de calor del refrigerante al ambiente por convección natural y se usa sólo para capacidades limitadas y casi nunca en instalaciones donde el refrigerante es el amoníaco.



El condensador de aire forzado es una adaptación del condensador atmosférico. Difiere de este último en que el aire sopla sobre los serpentines por medio de ventiladores (convección forzada). Ocupa muy poco espacio y es fácil de montar en cualquier lugar.En los condensadores enfriados por agua, ésta casi siempre circula dentro de los tubos a medida que el gas se condensa en el exterior de los mismos. El agua se distribuye por medio de deflectores especiales que entran en cada tubo, los cuales le imprimen un movimiento en espiral. El consumo de agua y la altura de bombeo de estos aparatos son relativamente grandes.

Tanque receptor de líquido. Sirve de depósito de refrigerante licuado, a fin que éste pueda ser suministrado a los evaporadores de forma continua y en la medida que éstos lo requieran (ALARCON, 2000).

ALARCON (2000) y RAPIN y JAQUARD (1999), coinciden en que el uso de unidades condensadoras tiene un costo de adquisición menor en relación a los equipos de refrigeración con componentes separados, tanto en instalaciones de baja capacidad como refrigeración doméstica y comercial.Además, presenta ventajas por la facilidad en la instalación y mantención, y puede incluirse equipamiento anexo que permite la completa automatización para el funcionamiento del equipo y regulación de capacidad según variaciones de carga térmica al interior de la cámara.

Evaporador. DOSSAT (1980), define evaporador como cualquier superficie de transferencia de calor en la que se vaporiza un líquido tomando calor del espacio o medio que lo rodea.DOSSAT (1980), menciona diversos tipos de evaporadores según el tipo de construcción entre los que se encuentran los evaporadores: de tubo descubierto, de superficie de placa y aletados. Según el tipo de alimentación pueden ser: expansión seca, líquido sobrealimentados y líquido inundados.Según la forma de intercambio de calor pueden ser de convección natural o convección forzada.DOSSAT (1980), señala que la diferencia de temperatura entre el espacio refrigerado y la temperatura de saturación del refrigerante correspondiente a la presión de salida del evaporador (D.T. del evaporador), tiene influencia tanto en el rendimiento del evaporador, como en la humedad relativa al interior del espacio refrigerado.ALARCON (2000) y DOSSAT (1980), indican que mientras menor sea la D.T., mayor humedad relativa se puede tener en la cámara. El primer autor cita como ejemplo que con una D.T. de 5° C, se puede mantener el nivel de humedad relativa entre el 90 a 95% en evaporadores de convección forzada, similar a lo indicado por los autores DOSSAT (1980) y ASHRAE (1981).FRASER y CHAPUT (2002) y ALARCON (2000), coinciden en que el evaporador de aire forzado, también conocido como unidad enfriadora, es el más ampliamente usado en las instalaciones de refrigeración.Las unidades enfriadoras están formadas por un serpentín de tubo de cobre aletado, y la alimentación del fluido puede ser por expansión seca o líquido sobrealimentados (semiinundado). El conjunto va montado dentro de una caja metálica con ventilador directamente dirigido que hace circular el aire forzado, aumentando la absorción de calor y



reduciendo la superficie que se necesitaría en un evaporador de convección natural (ALARCON, 2000).DOSSAT (1980), ALARCON (2000), FRASER y CHAPUT (2002) y RAPIN y JAQUARD (1999), mencionan diversas ventajas que lo han hecho el evaporador más ampliamente usado, entre las que se señalan: la obtención de temperatura más uniforme, debido a la rápida circulación del aire; tamaño reducido, que lo hacen más fácil de instalar o manipular; costo de adquisición menor que aquellos de convección natural, dado que la menor superficie de evaporación requerida disminuye la cantidad de materiales usados; facilidad en el desescarche, ya que pueden ser equipados con resistencias eléctricas que derriten la escarcha formada en los tubos durante los ciclos de detención del compresor.

Válvulas para control de flujo refrigerante. Según DOSSAT (1980), independiente del tipo de válvula, la función de cualquier control de flujo refrigerante es doble: dosificar el refrigerante líquido que va al evaporador con una rapidez proporcional a la cual ocurre la vaporización en dicha unidad y mantener un diferencial de presión entre los lados de baja y alta presión del sistema.Los seis tipos básicos de válvula, mencionados por DOSSAT (1980), son: válvula de expansión manual, válvula de expansión automática, válvula de expansión termostática, tubo capilar, válvula de flotador de presión baja y válvula de flotador de presión alta.A opinión de DOSSAT (1980), la válvula de expansión termostática es el tipo de válvula más corrientemente usado en instalaciones de refrigeración, dada su alta eficiencia y facilidad de adaptación para distintas situaciones.DOSSAT (1980), RAPIN y JAQUARD (1999) y ALARCON (2000), coinciden en que el principio de funcionamiento se basa en mantener un grado constante de sobrecalentamiento de la succión en la salida del evaporador, circunstancia que permite mantener totalmente lleno de refrigerante al evaporador, bajo diferentes condiciones de carga del sistema, con baja probabilidad de derramar líquido en el sistema.BLESA (2003), explica que las válvulas de expansión termostáticas están compuestas de las siguientes piezas:- bulbo remoto: es un elemento cargado con el mismo refrigerante que hay que controlar. La presión que ejerce este refrigerante depende de la temperatura al final del evaporador y actúa sobre el orificio calibrado de la válvula. La presión del bulbo es presión de apertura (a más temperatura mayor apertura).- tornillo de recalentamiento y resorte: en este componente, la presión ejercida sobre el tornillo contrarresta la presión del bulbo. Generalmente se ajusta de fábrica.- aguja y asiento: estas piezas funcionan según cambios de presión, en que la aguja abre y cierra el paso de líquido refrigerante.- fuelle y diafragma de presión: la válvula puede traer incorporada una u otra de éstas piezas, cuya función en ambos casos es regular la apertura y cierre de la aguja según la presión ejercida por el bulbo remoto.

DOSSAT (1980), explica que las válvulas de expansión termostática con compensación interna, se abren o cierran según la interacción de tres fuerzas independientes: la presión en el evaporador, la presión ejercida por el resorte del tornillo regulador y la presión ejercida por el fluido del bulbo remoto.En la Figura 3 se muestra el esquema de funcionamiento para válvulas de expansión termostática compensadas externamente.



DOSSAT (1980), explica que la válvula de expansión termostática compensada externamente se diferencia de la válvula compensada internamente en que cuenta con un capilar que une la salida de succión del evaporador, con una cámara que se encuentra en la parte inferior del fuelle o diafragma accionado por la presión del bulbo remoto. Esto permite compensar las pérdidas de presión producida por el roce del refrigerante mientras éste fluye por el evaporador. Esta caída de presión, será mayor en evaporadores de mayor tamaño, y puede reducir seriamente la capacidad de superficie del evaporador que podría ser usada para enfriamiento efectivo.

Automatismos del sistema. El sistema de automatización se compone de diferentes dispositivos que permiten el funcionamiento de la instalación frigorífica sin intervención humana, entre los que se cuentan presostatos, termostatos, válvulas solenoides y válvulas reguladoras de presión entre otros.DOSSAT (1980), explica que el presostato de baja presión tiene la función principal de poner en funcionamiento el compresor al aumentar la presión en la línea de succión por ingreso de refrigerante a los evaporadores.Funciona como control de seguridad en forma suplementaria al detener el compresor si baja la presión en la succión a un nivel predeterminado, de modo que no se dañe la maquinaria frigorífica. El control de alta presión sólo funciona como elemento de seguridad desconectando el compresor al subir la presión en la descarga, antes que ésta alcance niveles que puedan ocasionar daños en los equipos y uniones de la tubería. El presostato combinado de alta y baja presión puede ser incorporado a la unidad condensadora.ALARCON (2000), indica que el termostato ambiental corresponde a un dispositivo de regulación que provoca la detención y encendido del compresor. Es ubicado al interior de la cámara fría para el control de la temperatura del ambiente en la misma. El elemento sensible debe emplazarse siempre en la corriente de aire en movimiento y no debe ser colocado frente a la puerta ni fijarse directamente en la pared o en la caída de aire frío del evaporador. Si se trata de evaporadores de convección forzada es recomendable colocarlos en el corredor de la pared opuesta a las unidades enfriadoras y a la altura media a la cual se instala el evaporador.DOSSAT (1980), señala que la válvula solenoide es un dispositivo de regulación que permite el cierre automatizado de diversos sectores que componen la maquinaria frigorífica, aislando completamente las secciones en la cual se encuentran instaladas. Esta válvula puede ser controlada por un termostato en un ciclo de bombeo en vacío, regulando la temperatura al interior de la cámara, siendo este tipo de control el más utilizado en cámaras que conservan vegetales en estado fresco. Este ciclo también impide la entrada de refrigerante líquido al compresor y mejora el desescarche del evaporador.DOSSAT (1980) y ALARCON (2000), coinciden en que la válvula reguladora de presión es adecuada en instalaciones que requieran control de humedad o que utilizan unidades enfriadoras, evaporadores de aire en los que no se quiera formación de hielo. Se conecta en la succión principal para controlar la presión en todos los evaporadores.

Aparatos anexos al circuito. A la maquinaria frigorífica puede incorporársele diferentes instrumentos que la adaptan de mejor manera para las condiciones de trabajo deseadas y según el tipo de refrigerante utilizado. Estos accesorios permiten la mejora en el



rendimiento bajo condiciones de trabajo para la cual se diseñó la instalación. Algunos de estos dispositivos son relatados brevemente a continuación.Los manómetros de baja y alta presión permiten verificar que la maquinaria frigorífica se encuentre dentro de un rango de presiones aceptable para el correcto funcionamiento y pueden ser incluidos junto con la unidad condensadora (ALARCON, 2000).El separador de aceite, señala DOSSAT (1980), generalmente se ubica en la tubería de descarga del compresor, y puede ser incorporado junto a la unidad condensadora. Cumple la función de separar el refrigerante del aceite y regresar este último al cárter del compresor.Según DOSSAT (1980), en muchas instalaciones es frecuente el uso de un calefactor para el cárter del compresor. Si la temperatura del cárter desciende a un valor bajo la temperatura que se tiene en el evaporador, el refrigerante se condensa en el cárter. Esto ocurre sólo durante ciclo de paro del compresor y, por lo general, en períodos invernales, cuando el compresor se encuentra ubicado al aire libre o en bodegas frías. La mezcla de refrigerante con aceite produce un fuerte espumeo a medida que se aumenta la proporción de refrigerante, lo cual trae como consecuencia que una cantidad considerable de aceite sea sacada del cilindro hacia el cárter. El calefactor del cárter, en el primer caso, mantiene la temperatura del cárter sobre la temperatura de evaporación del refrigerante; en el segundo caso, al mantener el aceite a una temperatura mayor a la normal, reduce la cantidad de refrigerante que puede disolverse en el aceite.DOSSAT (1980), señala que el filtro deshidratador es imprescindible en instalaciones que funcionan con refrigerantes HFC (ecológicos), HCFC y CFC, debido a que la humedad al interior del circuito por el que fluye el refrigerante en diferentes grados, da lugar a la formación de compuestos altamente corrosivos (generalmente ácidos), los que pueden reaccionar con el aceite lubricante y algunos otros materiales del sistema, incluyendo los metales. Este filtro se puede instalar en la tubería de líquido, al interior de la cámara de refrigeración, ya que al ser la parte más fría tiende a condensar mayor cantidad de la humedad.El visor de líquido, según ALARCON (2000), permite determinar si se encuentra refrigerante vaporizado en la tubería de líquido. Además, si éste cuenta con un indicador de humedad, se detecta el momento en el cual debe ser reemplazado el filtro deshidratador.Otro equipamiento anexo corresponde a válvulas de servicio, válvulas de seguridad, o un flexible antivibración. Éste último reduce el ruido producido por la vibración del compresor durante su funcionamiento, el cual es transmitido y amplificado por el sistema de tuberías. Todos éstos dispositivos pueden ser incorporados en unidades condensadoras (ALARCON, 2000).

Recomendaciones en el diseño de tuberías de fluido refrigerante.DOSSAT (1980), considera los siguientes supuestos básicos para el correcto diseño del tendido de tuberías:- asegurar un suministro adecuado a todos los evaporadores,- asegurar el retorno adecuado del aceite al cárter del compresor,- evitar pérdidas excesivas de presión del refrigerante,- evitar la entrada de refrigerante líquido al compresor,- evitar el entrampe de aceite en el evaporador o tubería de succión que dificulten la correcta circulación del refrigerante.



Para los refrigerantes CFC, HCFC y HFC se recomienda el uso de tuberías de cobre. DOSSAT (1980), señala que entre sus ventajas sobre otros materiales comúnmente usados se cuenta su peso ligero, resistencia a la corrosión y facilidad de instalación. Para refrigeración sólo deben ser utilizados los tipos K y L. Con presiones de trabajo inferiores a 17 bar pueden ocuparse uniones roscadas en tuberías de diámetro menor a 3 pulgadas. En tuberías de diámetro menor a ½ pulgada puede usarse soldadura suave (95% estaño y 5% antimonio) que se funde a 240°C, mientras que en diámetros mayores se recomiendan soldaduras fuertes (plata y latón) con puntos de fusión desde550°C.DOSSAT (1980), sugiere que un buen diseño requiere que la tubería sea dimensionada para una caída de presión máxima equivalente a una caída de temperatura de 1,1°K para refrigerantes CFC y HCFC, lo cual es corroborado por ALARCON (2000), que amplia este criterio para refrigerantes HFC. Para amoníaco se admiten pérdidas de presión equivalentes una caída de temperatura de 0,55°K.

Dimensionamiento de la tubería de succión. Según DOSSAT (1980), el diseño de la tubería de succión es el más crítico. Colocar un tubo de menor diámetro al necesario produce una caída de presión significativa en el refrigerante, lo que disminuye la capacidad y eficiencia del sistema. Si el diámetro se sobredimensiona, se pueden producir velocidades bajas de circulación del fluido, lo cual dificulta el retorno del aceite lubricante al cárter del compresor. En el caso que los evaporadores estén ubicados sobre el nivel del compresor y en el diseño se incluya dejar un declive a lo largo de la tubería horizontal de succión, el retorno del aceite se puede producir por gravedad, por lo que sólo se debe procurar la elección de un diámetro que no provoque una caída de presión importante en la tubería.

Dimensionamiento de la tubería de líquido. DOSSAT (1980), explica que la función del tubo de líquido es entregar refrigerante subenfriado procedente del tanque receptor hasta la válvula del control de flujo refrigerante a una presión suficiente que permita a esta última operar en forma eficiente. El diseño debe evitar la formación instantánea de gas antes de que el líquido llegue a la válvula de expansión, ya que reduce la capacidad de dicha válvula, causa erosión de la aguja y asiento, y conduce a un control errático del refrigerante hacia el evaporador. Para evitar la formación de gas, la presión del líquido en el tubo debe mantenerse por encima de la presión de saturación correspondiente a su temperatura.El mismo autor indica que cualquier aceite arrastrado por la tubería llega hasta el evaporador, por lo cual no es un problema el retorno de aceite al cárter. Agrega que el subenfriamiento del líquido al salir del condensador ayuda a asegurar que no se forme gas en la línea, ya que permite mantener el refrigerante en estado líquido con una caída de presión equivalente al grado térmico de subenfriamiento.

Ciclo de bombeo en vacío.Según DOSSAT (1980), el ciclo de bombeo en vacío es indicado especialmente en instalaciones de almacenaje de vegetales, en el que el inicio del ciclo es controlado por la temperatura de la cámara o del producto almacenado.



El mismo autor explica que la temperatura del espacio refrigerado, producto o evaporador es controlada directamente por el termostato. Sin embargo, en lugar de activar y detener el impulsor del compresor, el termostato actúa para abrir o cerrar una válvula solenoide instalada en la línea de líquido por lo general cerca de la válvula de expansión. A medida que la temperatura es reducida hasta la temperatura de control, el termostato interrumpe el circuito solenoide cerrando la válvula, con lo cual se detiene el paso de refrigerante a la válvula de control. La operación continua del compresor evacúa el refrigerante hasta la válvula solenoide, con lo cual se reduce la presión de la succión hasta un valor predeterminado, desconectando el control de presión baja, que a su vez interrumpe el circuito motriz del compresor y lo detiene. Cuando la temperatura se eleva a un valor predeterminado el termostato acciona la apertura de la válvula solenoide, permitiendo el libre paso de líquido refrigerante al evaporador. Debido a que el evaporador se encuentra caliente, el líquido es vaporizado rápidamente elevándose la presión de la succión con lo cual se produce la conexión del control de presión baja, cerrando el circuito motriz del compresor y accionando su funcionamiento.La ventaja principal de este ciclo, indicada por DOSSAT (1980), es la reducción de refrigerante absorbido por el compresor con la consecuente disminución en el riesgo de entrada de refrigerante líquido al compresor.



III. DETERMINACIÓN DE LAS DIMENSIONES DE LA CÁMARA:

El tamaño de la cámara de refrigeración, se efectuara tomando como base la cantidad de fruta a almacenar y considerando algunos datos tomados de fuentes bibliográficas. La cantidad a almacenar en la cámara frigorífica será de 54 toneladas de naranjas de la variedad valencia.

Para la estiba de las naranjas se utilizarán pallet de madera (4 Entradas Abierto longitudinal) 120c m x 100cm y 15cm de altura, el cual tiene un peso de 25kg y con una resistencia aproximada de 1000kg. Como se observa el la figura 01

Figura N° 1 PALET

Las naranjas serán colocadas en jabas de polietileno de 40cm x 30cm y 20.5 cm de altura. El peso de la caja será de 0.45 Kg. Cada caja almacenará 10 Kg de producto.

Figura N° 2 JABA


Altura de palet mas 10 niveles de jabas 2.22mNumero de palet por grupo 6

Numero de palet de un lado del pasillo 30Numero de palet en total 60

Distancia entre palet 0.10 mDistancia entre grupo 0.60 m

Distancia entre palet : pared , techo , puerta

0.50 m

Cp: 0.34Kcal/KgºCpeso 25.kg

Numero de jabas por palet 90Numero de jabas por grupo 540

Numero de jabas por lado del pasillo 2700Numero de jabas en total 5400

cp 0.46 Kcal/KgºCPeso 0,450 kg


Figura N° 3 Distribución De Jabas Figura N° 4 Distribución De Palet

Figura N°5 Medidas de la cámara de refrigercion con capacidad para 54 toneladas de naranja



Figura N° 6 distribución interna de la cámara en 3D

Medidas internas de la cámara

Temperatura máxima: 31.18ºC ( anexo)

Temperatura mínima: 26.74ºC (anexo)

Temperatura de entrada: 25ºC

Humedad relativa del ambiente: 78.88%

Temperatura de almacenamiento: 2ºC (anexo)

Humedad relativa de almacenamiento: 90%

Calor especifico: 0.9Kcal/KgºC (anexo)

Calor de respiración a 7ºC: 386Kcal/tn*h ( anexo)

A).- MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN


inter(m)largo 13.9ancho 11.2alto 2.8


Paredes: Se conformara de los siguientes materiales .

Materiales λ (Kcal/mhºC)Poliuretano 0.034

ladrillo macizo 0.75enlucido (y,p) 0.16

Techo : se conformara de los siguientes materiales.

Materiales λ (Kcal/mhºC)Poliuretano 0.034

ladrillo perfoprado 0.76t. aglomerado 0.07

Piso: Para la conformación del piso, será necesario utilizar materiales que ofrezcan una adecuada resistencia a la compresión, puesto que es el piso el que soportara las cargas.

Conformandose de la sgt. Manera:

Materiales λ (Kcal/mhºC)Hormigón 0.7Poliuretano 0.034Pantalla a 0.5

B).-CÁLCULO Y SELECCIÓN DEL AISLAMIENTO

Para hallar el espesor de los aislantes se tomo la temperatura máxima de los de los últimos 5 años determinando una temperatura máxima de 31.18ºC en el mes de Febrero del 2007, la temperatura mínima en el mismo mes fue 22.3, con ambas temperaturas obtuvimos la temperatura promedio correspondiente a ese mes la cual fue de 26.74 ºC.

La velocidad del aire tanto del exterior como del interior es de 12 Km/h ya que en el interior se colocarán ventiladores por la amplitud de la cámara. Debido a ello el coeficiente de convección tanto interior como exterior será 20 Kcal/m2.h.ºC.En el caso del piso el coeficiente de convección se considerara 0

Tec= 0.4tmedia+0.6tmax

Tec= 0.4(26.74ºC)+0.6(31.18ºC)= 29.404



Para encontrar los espesores del aislante (δ ) se utilizó la siguiente fórmula:

δ=dt . λ .100 cm8

Donde dt = Tº de la superficie – Tº de almacenamiento de la fruta.

CUADRO N°. temperaturas en los distintos paramentos según la situación de la pared, techo o piso

Superficie Orientación Temperatura (°C)

Paredes

Techo

Piso

Norte

Sur

Este

Oeste

-

-

0,6 tec

tec + 5

0,8 tec

tec + 8

tec + 12

(tec + 15) / 2

Cuadro Nº 02: Espesores calculados

Superficie Orientación t(ºc) Materiales



Paredes

Norte 17.6424

Poliuretano0.06

ladrillo macizo0.15

enlucido (y,p) 0.02

Sur 34.404

Poliuretano0.13

ladrillo macizo0.15

enlucido (y,p) 0.02

Este 23.5232

Poliuretano0.08

ladrillo macizo0.15

enlucido (y,p) 0.02

Oeste 37.404

Poliuretano0.14

ladrillo macizo0.15

enlucido (y,p) 0.02

Techo

-

41.404

Poliuretano0.12

ladrillo perfoprado0.08

t. aglomerado0.10

Suelo 22.202

Hormigón 0.04

Poliuretano 0.08

Pantalla a 0.01

C).-DIMENSIONES EXTERIORES DE LA CÁMARA: Para calcular las dimensiones exteriores de la cámara se tomaron en cuenta los espesores hallados anteriormente

externa (m)N 11.8S 11.8E 14.5O 14.5

ALTO 3



D).- CALCULO DEL BALANCE TERMICO

1. Cálculo de la carga térmica debida a las pérdidas por transmisión en paredes techo y suelo (Q1):

Q1 = U.S.t

Q1 = calor total que atraviesa el cerramiento por unidad de tiempo (Kcal/h)U = coeficiente global de transmisión de calor, en función de los materiales utilizados en el cerramiento (Kcal/m2h°C) S = superficie de cerramiento (m2)t = diferencia de temperatura entre el exterior y el interior -te y ti- (°C)



1 = 1 + i + 1U e i i i

Cuadro N° 03

Superficie

Orientación

Materiales

λ (Kcal/mh

ºC)dt (m)

he hi1/U U

(Kcal/m2.h.ºC)

Paredes

Norte

Poliuretano 0.034 13.042 0.06

20 20 2.055300000

0.48654697611ladrillo macizo 0.75 1.6000 0.15

enlucido (y,p) 0.16 1.000 0.02

Sur

Poliuretano 0.034 29.804 0.13

20 204.1505000

00 0.240934827ladrillo macizo 0.75 1.600 0.15

enlucido (y,p) 0.16 1.000 0.02

Este

Poliuretano 0.034 18.923 0.08

20 202.7904000

00 0.35837156ladrillo macizo 0.75 1.600 0.15

enlucido (y,p) 0.16 1.000 0.02

Oeste

Poliuretano 0.034 32.804 0.14

20 204.5255000

00 0.220970059ladrillo macizo 0.75 1.600 0.15

enlucido (y,p) 0.16 1.00 0.02

Techo

-Poliuretano 0.034 27.133 0.12

20 205.0255000

00 0.198985176ladrillo perforado 0.76 0.842 0.08

t. aglomerado 0.07 11.43 0.10

Suelo

Hormigón 0.7 0.5 0.0420

3.025250000 0.330551194Poliuretano 0.034 19.542 0.08

Pantalla a 0.5 0.16 0.01

Cuadro N° 04

Superfici Orientació Materiales U area T (°C) ∆T Q1 (Kcal/h)



e n(Kcal/m2.h.ºC

)(m^2) (°C)

Paredes

Norte

Poliuretano

0.486546976 35.25 17.642415.642

4268.2793753

ladrillo macizoenlucido (y,p)

Sur

Poliuretano

0.240934827 35.25 34.404 32.404 275.2056379ladrillo macizoenlucido (y,p)

Este

Poliuretano

0.35837156 43.35 23.523221.523

2334.3716743

ladrillo macizoenlucido (y,p)

Oeste

Poliuretano

0.220970059 43.35 37.404 35.404 339.1367584ladrillo macizoenlucido (y,p)

Techo

- Poliuretano

0.198985176169.787

541.404 39.404 1331.271844

ladrillo perfopradot. aglomerado

Suelo

Hormigón

0.330551194 155.68 22.202 20.202 1039.59916PoliuretanoPantalla a

Q1=3587.864

4(Kcal/h)

2. Cálculo de la carga térmica debida a las necesidades por renovación de aire (Q2):

Q2 = Q2,1 + Q2,2

a) Carga térmica debida a las necesidades por renovaciones técnicas de aire (Q2,1), son aconsejables para una buena conservación del producto. El aire delas cámaras con temperaturas superiores al punto de congelación debe renovarse por aire fresco (tabla11.3). El número de renovaciones puede variar de 1 a 5 veces el aire de la cámara cada 24 horas.



CONDICIONES DE AIRE:

taire,ex= 30 °cHumedad R a,e= 55 %

ha,e= 16.35 Kcal/Kgƍa,e= 1.13 Kg/m^3

taire,in= 2 °cHumedad R a,i= 85 %

ha,i= 2.7 Kcal/Kgƍa,i= 1.27 Kg/m^3

Q2,1 = ma . h = (V..n). h

Q2,1 = carga térmica debida a renovaciones técnicas de aire (Kcal/día)ma = masa de aire (Kg/día)V = volumen del recinto (m3) = Densidad media del aire entre las condiciones exteriores e interiores (Kg/m3)n = número de renovaciones técnicas (renovaciones/día)h = diferencia de entalpías entre el aire exterior y el aire interior (Kcal/Kg).

ma = (Kg/dia) 2092.3392

V = (m^3) 435.904

ƍ = (Kg/m^3) 1.2

n = veces * dia 4

Δh =(Kcal/Kg) 13.65

Q2,1 = (Kcal/dia) 28560.43008

Q2,1 = (Kcal/h) 1190.01792



Q2,2 = . 1 . i . A . H (1 - e) . h 3 i

Q2,2 = carga térmica debida a renovaciones equivalentes de aire (Kw) = tiempo de apertura de la puerta (horas en 24 horas)i = densidad del aire interior (Kg/m3)A = área de la puerta (m2)H = altura de la puerta (m) e = densidad del aire exterior (Kg/m3)

Ɵ = (horas en 24 horas) 1

ƍa,i =(Kg/m3) 1.27

A = (m2) 3.2

H = (m) 2

ƍa,e = (Kg/m3) 1.13

Δh = (Kcal/Kg) 13.65

Q2,2 = (Kcal/h) 2.350043631

Q2 = 1192.368 Kcal/h

3. Cálculo de la carga térmica debida a las pérdidas por refrigeración y/o congelación (Q3):

Q3 = Q3,1 + Qe



Q3,1 = carga térmica debida a la refrigeración del producto (Kcal/día)

Q3,1 = m . Cp1 . (ti – tr)

m = masa de naranja (Kg/día) ti = temperatura de entrada del producto (°C)tr = temperatura de conservación del producto en estado refrigerado (°C)

m = (Kg/día) 54ti = (°C) 25tr = (°C) 2Cp1 = (Kcal/Kg°C) 0.9Q3,1= 1117.8 (kcal/h)

Necesidades de enfriamiento por embalaje:

Qe = me . Cpe . (ti,e – tf,e)

me = masa del embalaje (Kg/día)Cpe = calor específico de material de embalaje (Kcal/Kg°C)ti,e = temperatura de entrada del embalaje (°C)tf,e = temperatura final de enfriamiento del embalaje (°C)

me = (Kg/h) Nº/horas*pesopallet (madera) 60/24h*25kg 1500(kg/h)jaba (polietileno) 5400/24h*0.45kg 2430(kg/h)Cpe = (Kcal/Kg°C)pallet (madera) 0.34Kcal/KgºC

jaba (polietileno) 0.46 Kcal/KgºC

ti,e = (°C) 25tf,e = (°C) 2

Qe= 37551.18 (kcal/h)

Q3= 38668.98 (kcal/h)

4. Cálculo de la carga térmica debida a las necesidades de conservación de los productos (Q4):



Q4 = m . Cr

m = cantidad de producto almacenado en la cámara (tn) Cr = calor de respiración (Kcal/tn día)

m = (tn) 54Cr =(Kcal/tn*día)a 7°C 386

Q4= 868.5 (kcal/h)

5. Cálculo de la carga térmica debida al calor desprendido por ventiladores (Q5):

Q5 = 860 . P . N

P = potencia unitaria de los motores, 2 ventiladores axiales (Kw)N = número de horas al día de funcionamiento de los motores

P =(1.5hp*0.754kw/hp)*2= 2.262kwN = horas/24horas 0.125

Q5= 243.165 (kcal/h)

6. Cálculo de la carga térmica debida al calor desprendido por circulación de operarios en las cámaras (Q6):

Q6 = n . C . N

n = número de personas en el recinto frigoríficoC = calor emitido por cada operario, cuando el reciento esta a 2°C (Kcal/h) (ANEXO)N = tiempo de permanencia en el interior de la cámara o recinto (horas/día)

n = Nº de personas 4C = (Kcal/h) 221.6N = (horas/día) 4h/dia 0.166666667

Q6= 147.73333 (kcal/h)

7. Cálculo de la carga térmica debida a las necesidades por iluminación (Q7):



Q7 = 860 . P . N

P = potencia de las luminarias (Kw)N = tiempo de funcionamiento (horas/día)

Para la iluminación debe tener un rango de 1- 5 watts/m2 se eligió 5 w/ m2 . El área del techo es de 172.5619 m2

P= (5 w/ m2). (172.5619 m2) 862.8095 W0.8628095 KW

N= HORAS * DIA 0.166666667 h/h

Q7= 123.66936 (kcal/h)

8. Cálculo de la carga térmica debida a las necesidades por pérdidas diversas (Q8):

Q8 = . (Q1 + Q2 + Q3)

= coeficiente (0,15)Q1 = carga térmica por transmisión (Kcal/día)Q2 = carga térmica por renovación de aire (Kcal/día)Q3 = carga térmica por refrigeración y/o congelación (Kcal/día)

Q8= 6517.3819 (kcal/h)

9. Producción de frío (QT):

QT = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 + Q8

QT= 51349.662 (kcal/h) N= número de horas de funcionamiento del compresor=18

CAPACIDAD= 68466.2 (kcal/h) Refrigerante: R-717A


Capacidad = (24 . QT) N


Se eligió el amoniaco como refrigerante debido a que La refrigeración con amoniaco es el método más económico y más eficiente energéticamente para el proceso y almacenaje de alimentos congelados y refrigerados. Es el mas utilizado para el enfriamiento postcosecha de frutas y vegetales, el enfriamiento de carne, pollo, pescados y mariscos, refrigeración para la industria de bebidas, para leche y queso, y para la congelación del helado.

El amoniaco es compatible con el medio ambiente. No destruye la capa de ozono y no contribuye al calentamiento global de la tierra.

El amoniaco tiene propiedades termodinámicas superiores, por lo que los sistemas de refrigeración con amoniaco consumen menos energía eléctrica.

El olor característico del amoniaco es su mayor cualidad de seguridad. A diferencia de otros refrigerantes industriales que no tienen olor, porque las fugas son detectadas fácil y rápidamente. El olor punzante del amoniaco motiva a los individuos a abandonar el área donde se presente una fuga antes de que se acumule una concentración peligrosa.

Costo y disponibilidad. El costo del amoniaco es mucho menor que cualquier refrigerante sintético, de manera general cuesta de un 10 a un 20% menos en instalación y al ser una sustancia natural, no tiene una fecha límite en que se pueda producir o usar, a diferencia de otros refrigerantes sintéticos cuyo uso o producción está limitada a una cierta cantidad de años.

4.6.2 La humedad relativa recomendada para el almacenamiento de las naranjas es de 90%, según la tabla se Eligio como DT 6ºC (Anexo)Tº Evaporador:

DT= Tae - Te6ºC = 2ºC- Te

Te = -4ºCTº Compresor:

DT= Tae - Tc

6ºC =31.18ºC- Tc

Tc =25.18ºC

GRAFICA P vs h

3 25.18 2

4 -4 1

Producción frigorífica específica: qo

qo = h1-h4

qo = 1457.5 KJ/Kg – 318.56 KJ/Kg = 1138.94 KJ/ kg


P

h

h1= 1457.5 KJ/Kg

h2= 1620 KJ/Kg

h3= 318.56 KJ/Kg

h4= 318.56KJ/Kg


Producción frigorífica volumétrica: qov

qov = qov / ve

qov = (1138.94KJ/Kg)/ (0.3340 m3/Kg) = 3410 KJ/ m3

Caudal en volumen: Vt

Vt =Qo /qov

Capacidad Q= 68466.2 Kcal/h = 286654.2862 KJ/h=79.62kw

Vt =(286654.2862KJ /h)/(3410KJ/ m3) = 84.06 m3 /h

Equivalente del trabajo del compresión: At

At = h2-h1

At = 1620KJ/Kg – 1457.5KJ/Kg =162.5 KJ/Kg

Coeficiente frigorífico: Et

Et = qo/At

Et = 1138.94 KJ/kg/162.5 KJ/Kg = 7.00886

Potencia frigorífica específica: Kit

Kit= 860. Et

Kit= (860Kcal/Kw-h).(7.00886KJ /Kcal) = 6027 KCal/Kw h

Potencia indicada teórica: Nit

Nit = Qo/Kit

Nit = 286654.2862 (KJ/h)/(6027KJ/Kw-h) = 47.56kw

Potencia teórica del condensador: Qc

Qc = Qo+A. Nit

Qc = 68466.2 Kcal/h+(860kcal/Kw-h) (47.56kw)= 1457.65 Kcal/h

MR= Qt/ERMR=286654.2862 KJ/h/1138.94 KJ/ kgMR=4kg/min.

BIBLIOGRAFIA

BIBLIOGRAFIA



www.infoagro.com/citricos/naranja2.htm

ALARCON, J. 2000. Tratado práctico de refrigeración automática. 12ª ed.México. Alfaomega. 436 p.

ASAE. 1980. Lighting for dairy farms and the poultry industry. In: AgriculturalEngineers Yearbook. American Society of Agricultural Engineers. NewYork, U.S.A. ppi. 424-428.

BLESA, J. 2003. Manual de frío y refrigeración. <http://www.terra.es/personal5 /anajes/>. (14.abr.2003).

CANADA PLAN SERVICE. 2003. Fruit and vegetable storage. Canada planservice. <http://www.cps.gov.on.ca/english/plans/E6000/6000/M-6000L.pdf>. (15.ene.2003).

DOSSAT, R. 1980. Principios de refrigeración. 2ª ed. México. Continental.592 p.

FRASER, H. 2002. Sizing and Laying Out a Short-Term (Summer)Refrigerated Storage for Fruits and Vegetables. Ontario Ministry ofAgriculture and Food. <http://www.gov.on.ca/OMAF/english/engineer/facts/92-124.htm>. (20.nov.2002).

FRASER, H y CHAPUT, J. 2002. Long-term carrots storage. Ontario Ministryof Agriculture and Food. <http://www.gov.on.ca/OMAFRA/ english/crops/facts/98-073.htm >. (20.nov.2002).

RAPIN, P y JAQUARD, P. 1999. Formulario del frío. Barcelona, España.Marcombo. 470 p.

SCARICH, J. 1991. Tecnología para construcción y mantenimiento decámaras de frío. Tesis Ing. Naval. Valdivia. Universidad Austral deChile, Facultad de Ciencias de la Ingeniería. 139 p.

SEARS, F; ZEMANSKY, M; YOUNG, H; FREEDMAN, R. 1998. FísicaUniversitaria. 9ª ed. México. Adisson-Wesley Longman. 1039 p.

TRESSLER, D. 1956. Aspectos de la refrigeración y congelación de alimentos.Roma, Italia. FAO. 257 p.

Ciro J. Arias Velazquez, J. T. (26 de junio 2007). Manual de manejo postcosecha de frutas tropicales . Organizacion de las naciones unidas para la agricultura y la alimentacion (FAO).



Comisión Nacional de Fruticultura (CONAFRUT). 1996. Cultivo de los cítricos: aspectos de la producción, manejo en postcosecha y comercialización. Ministerio de Agicultura. Lima, Perú. Boletín Técnico 6. 32 p.

Artes, F. 2000. Tratamientos alternativos para preservar mejor la calidad de cítricos refrigerados. Rev. Lev. Agrícola, Especial Postcosecha, nº352:229-238.

Artés, F. 1999. Avances en los tratamientos postcosecha para la conservación en fresco de limón y pomelo. Rev. Lev. Agrícola, Especial Postcosecha, nº348:289-294.

Alejandra Salvador, P. N.-J. (s.f.). TECNOLOGÍA POSTCOSECHA DE CÍTRICOS . Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias.

Isidoro Martinez, "Termodinámica: Básica y Aplicada" (España) Editorial DOSSAT. S. A. | 1992



Anexos



Tabla 1 Diferencia de temperatura del evaporador para distintas humedades del recinto y tipos de evaporadores

Humedad relativa (%)Diferencia de temperatura DT (ºC)

Tipo de evaporadorTubos lisos Tubos con aletas

75 9 a 10 10 a 1380 7 8 a 1085 5 6 a 890 3 4 a 6

Tabla 2 diagrama p–h del R-717



Tabla 3 Propiedades del líquido y vapor saturados para el R-717 R-717, NH3, Amoniaco



Tabla 4 Características de los materiales aislantes más utilizados en la actualidad

Aislante Estructura Conductividad térmica (Kcal/mhºC)

Resistividad al v. de H2O (mmHg m2día/gcm)

Densidad (Kg/m3)

Máxima temperatura (ºC)

Aglomerado de corcho

Celular 0.034 0.08 110 65

Fibra de vidrio

Fibrosa 0.031-0.038 0.007 10-91 250-500

Lana de roca

Fibrosa 0.036-0.040 0.008-0.009 120 593-1000

Poliestierno expandido

Celular 0.028-0.049 0.12-0.22 14-60 70

Poliestireno extruido

Celular 0.024-0.028 0.45-0.90 28-40 85

Poliuretano Celular 0.020-0.034 0.066-0.166 30-60 140Espuma elastomérica

Celular 0.029 41.6 60 -40 a +105

Coquillas de lana de roca

Fibrosa 0.036 0.008-0.009 110-180 500

Fuente: M. Sánchez, 2001.



Tabla 5 Conductividad térmica y densidad de diversos materiales para cerramientos

Material Conductividad térmica (Kcal/m h ºC)

Densidad aparente (Kg/m3)

ROCAS Y SUELOS NATURALESRocas compactas 3.00 2500-3000Rocas porosas 2.00 1700-2500Arena con humedad natural 1.20 1700Suelo coherente humedad natural 1.80 1800Arcila 0.6-0.8 1600

PASTAS, MORTEROS Y HORMIGONESMortero de cal y bastardos 0.75 1600Mortero de cemento 1.20 2000Enlucido de yeso 0.26 800Enlucido de yeso con perlita 0.16 570Hormigón armado 1.40 2400Hormigón con áridos ligeros 0.15 600Hormigón celular con áridos silísicos 0.29 600Hormigón en masa con grava normal 0.63 1600Fábrica de bloques huecos de hormigón 0.38 1000Paneles cartón-yeso 0.16 900Placas 0.26 800

LADRILLOS Y PLAQUETASFábrica de ladrillo macizo 0.75 1800Fábrica de ladrillo perforado 0.76 1600Fábrica de ladrillo hueco 0.42 1200Plaqueta 0.50 2000

VIDRIOVidrio plano para acristalar 0.82 2500

METALESFundición y acero 50.00 7850Cobre 330.00 8900Bronce 55.00 9500Aluminio 175.00 2700

MADERAMaderas frondosas 0.18 800Maderas coníferas 0.12 600Contrachapado 0.07 600Tablero aglomerado de partículas 0.07 650

PLÁSTICOS Y REVESTIMIENTO DE SUELOSLinóleo 0.16 1200Moquetas, alfombras 0.04 1000

MATERIALES BITUMINOSOSAsfalto 0.60 2100Betún 0.16 1050Láminas bituminosas 0.16 1100

Fuente: NBE-CT-79.



Tabla 6 Características de los materiales aislantes más utilizados en la actualidad

Fuente: M. Sánchez, 2001

Tabla 7 Coeficiente de convección para algunos casos particulares

Fuente: M. Sánchez, 2001Tabla 8 Número de renovaciones de aire diarias por aperturas de puertas e infiltraciones,

según el volumen de la cámara y su nivel de temperatura


Aislante Estructura

Conductividad térmica

(Kcal/mhºC)

Densidad (Kg/m3)

Máxima temperatura

(ºC)Aglomerado de corcho Celular 0.034 110 65

Fibra de vidrio Fibrosa 0.031-0.038 10-91 250-500

Lana de roca Fibrosa 0.036-0.040 120 593-1000

Poliestierno expandido Celular 0.028-0.049 14-60 70

Poliestireno extruido Celular 0.024-0.028 28-40 85

Poliuretano Celular 0.020-0.034 30-60 140

Espuma elastomérica Celular 0.029 60 -40 a +105

Coquillas de lana de roca Fibrosa 0.036 110-180 500

CondicionesPosición de la

superficieFlujo térmico

Coeficiente de convección

(Kcal/m2hºC)

Aire en calma

Horizontal Ascendente 8

Inclinada a 45º Ascendente 8Vertical Horizontal 7

Inclinada a 45º Descendente 6.5Horizontal Descendente 5

Viento a 12 Km/h Cualquier posiciónEn cualquier

dirección20

Viento a 24 Km/h Cualquier posiciónEn cualquier

dirección29


Volumen de la

cámara (m3)

Renovaciones de aire diarias

Volumen de la

cámara (m3)

Renovaciones de aire diarias

t > 0ºC t < 0ºC t > 0ºC t < 0ºC

2.5 70 52 100 9 6.83.0 63 47 150 7 5.44.0 53 40 200 6 4.65.0 47 35 250 5.3 4.17.5 38 28 300 4.8 3.710.0 32 24 400 4.1 3.115.0 28 19 500 3.6 2.820 22 16.5 600 3.2 2.525 19.5 14.5 800 2.8 2.130 17.5 13.0 1000 2.4 1.940 15.0 11.5 1500 1.95 1.550 13.0 10.0 2000 1.65 1.360 12.0 9.0 2500 1.45 1.180 10.0 7.7 3000 1.30 1.05


Tabla 9 Potencia calorífica liberada por persona en función de la temperatura del recinto frigorífico

Temperatura del recinto(ºC)

Potencia calorífica liberada por persona(Kcal/h)

15 15410 1805 2060 232-5 258-10 283-15 309-20 325-25 362


Tabla 10



Tabla 11. Calor de respiración y maduración de CO2 de productos de origen vegetal


1 Determinación de Las Dimensiones de La Cámara

Documents

Transcript of 1 Determinación de Las Dimensiones de La Cámara